推拉力测试机在微细丝键合测试中的应用：原理、标准与操作详解

随着微电子封装技术的快速发展，微细丝键合作为芯片与外部电路连接的关键工艺，其可靠性直接影响到整个电子器件的性能与寿命。键合点的机械强度是评估键合质量的重要指标之一，而拉力测试则是检测这一强度的标准方法。

本文科准测控小编详细介绍了微细丝键合拉力测试的基本原理、相关标准、测试仪器及操作流程，旨在为微电子封装领域的工程师和技术人员提供一套完整的测试解决方案，确保键合工艺的质量控制和产品可靠性评估。

一、测试原理

微细丝键合拉力测试是通过施加垂直于键合界面的拉伸力，测量键合点从基板或芯片上分离所需的最大力值，从而评估键合强度的力学测试方法。

力学基础：测试基于材料力学中的拉伸强度原理，通过测量键合点失效时的临界载荷来量化键合强度。

失效模式分析：

键合丝断裂：断裂发生在键合丝而非键合界面，表明键合强度高于丝材本身强度

界面剥离：键合点从基板或芯片表面分离，反映界面结合强度不足

金属层剥离：基板金属化层从基材上剥离，说明金属层附着力存在问题

数据意义：拉力测试值反映了：

a、键合工艺的稳定性

b、界面冶金结合的质量

c、键合区域的微观结构完整性

二、测试标准

MIL-STD-883 Method 2011.7：适用于金丝键合测试

JESD22-B116：电子器件工程联合委员会(JEDEC)标准

IPC/JEDEC J-STD-002C：针对可焊性和键合强度测试

三、测试仪器和工具

1、Alpha W260推拉力测试机

A、设备介绍

Alpha-W260自动推拉力测试机用于为微电子引线键合后引线焊接强度测试、焊点与基板表面粘接力测试及其失效分析领域的专用动态测试仪器，常见的测试有晶片推力、金球推力、金线拉力等，采用高速力值采集系统。根据测试需要更换相对应的测试模组,系统自动识别模组，并自由切换量程。

B、设备特点

模块化设计，可快速更换推刀、拉钩等工具

高分辨率光学系统，支持放大观察

智能软件自动识别峰值力值和失效点

支持多种数据导出格式(CSV、PDF、JMP等)

2、钩针

3、常用工装夹具

四、测试流程

步骤一、设备检查

确认Alpha W260推拉力测试机电源连接正常，主机和计算机系统启动完成。

检查力传感器是否已校准（建议每日或每次测试前进行校准）。

确保显微镜、CCD摄像头及照明系统工作正常，图像清晰。

步骤二、测试钩具选择

根据键合丝的直径（如金丝、铜丝、铝丝等）选择合适的测试钩（通常钩具内径为线径的2~3倍）。

检查钩具是否完好，无磨损或变形。

步骤三、样品准备

将待测样品（如键合芯片或封装器件）固定在测试平台上，确保键合点暴露且无遮挡。

使用显微镜观察键合点，确保无污染、氧化或机械损伤。

步骤四、定位键合点

使用显微镜和XYZθ调节台，将测试钩具精确移动到待测键合丝下方。

调整钩具位置，使其与键合丝垂直接触，但未施加预压力。

步骤五、开始测试

点击软件开始按钮，设备自动施加拉力，直至键合点失效。

测试过程中，系统实时记录拉力-位移曲线，并自动捕捉最大拉力值（F_max）。

步骤六、失效模式判断

测试完成后，观察失效位置并记录失效模式：

键合丝断裂（Bond Wire Break）：断裂发生在键合丝上，说明键合强度高于丝材本身强度。

界面剥离（Lift-off）：键合点从基板或芯片表面脱离，表明键合界面结合不良。

金属层剥离（Pad Peel）：基板金属层被拉起，说明金属层附着力不足。

步骤七、数据记录与分析

1、数据采集

软件自动记录最大拉力值、失效位置和测试曲线。

保存测试数据（可导出Excel或PDF格式）。

2、统计分析

计算批次样品的平均值、标准差、CPK值，评估键合工艺稳定性。

绘制拉力分布直方图，分析键合强度一致性。

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